## APLIKASI SENSOR UGN3505 SEBAGAI PENDETEKSI MEDAN MAGNET

## Oleh: Yulastri
Staf Pengajar Elektro Politeknik Negeri Padang

## ABSTRACT
Sensor UGN3505 using hall effect as magnetic field detection and magnet pole. Proportional value of voltage and magnetic field is accepted by sensor and controlling by microcontroler. This  system  produces  parameter  of  the    magnetic  power value which is displayed in  LCD (Liquid Crystal Display)
Key words : hall effect, magnetic field, liquid crystal display

## PENDAHULUAN
Medan  magnet  atau  yang  dikenal  dengan magnetic  field tidak  bisa  dirasakan  oleh panca  indra  manusia.  Tapi  medan  magnet ini ada disekitar kita tanpa disadari. Tetapi efek  yang  ditimbulkan  dapat  kita  rasakan. Pada  alat  yang  dibuat  ini  medan  magnet dideteksi  dengan hall  effect dari  sensor UGN3505.  Secara  teori  sensor  ini  tidak hanya  mendeteksi  keberadaan  medan magnet  tetapi  juga  mampu  menentukan kutub  magnet  tersebut.  Sinyal  yang dideteksi  oleh  sensor  akan  diproses  oleh pengendali  berupa  mikrokontroller  tipe ATMEGA 8535 yang telah memiliki ADC internal 10 bit. Bagaimana mengaplikasikan sensor UGN3505, mikrkontroller  ATMEGA8535  dan  LCD untuk  medeteksi  medan  magnet  dan menampilkan keberadaannya. Tujuan  dari  eksplorasi  ini  adalah  untuk mengetahui ada atau tidaknya suatu medan magnet  pada  suatu  daerah  yang  nantinya akan divisualisasikan dengan menggunakan LCD yang akan
memunculkan  data  berupa  nilai  tegangan dari medan magnet tersebut. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi mengenai perancangan  suatu  alat  ukur  sederhana yang dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi keberadaan  medan  magnet  disekitar  kita, dan  sekaligus  dapat  dimanfaatkan  sebagai peralatan praktikum dilaboratorium elektronika.

## METODE PENELITIAN
Pada  tahap  pertama  permasalahan yang akan  dipecahkan  didefinisikan,  kemudian tujuan  penelitiannya  ditetapkan  dan mencarikan  pemecahan  masalah  atau mencarikan  solusi  untuk  menjawab permasalahan  ini,  serta  memberikan batasan yang jelas untuk penelitian ini Selanjutnya  ini  merupakan  usaha  untuk memahami teori atupun metode yang akan digunakan  dalam  memecahkan  masalah sehingga  dapat  menunjang  penelitian  ini yang bisa didapatkan dari buku-buku teks, jurnal-jurnal  yang  relevan  dan  penelitian- penelitian sebelumnya.
Kemudian  dilakukan  perancangan dan pembuatan  alat  sesuai  dengan  tujuan penelitian.  Pada  tahap  ini  terdiri  dari  3 tahap yaitu : a. Perancangan dan pembuatan hardware.
Dari  diagram  blok  pada  gambar  berikut terlihat  bahwa  alat  yang  akan  dirancang terdiri dari beberapa bagian :
 Bagian sensor suhu
 Bagian penguat sinyal
 Bagian  pengkonversi  analog  ke digital (ADC)  Bagian mikrokontroller ATMEGA8535  Bagian LCD
Gambar 1. Diagram blok hardware
b. Perancangan dan pembuatan software Perangkat  software  yang  dirancang  untuk sistem  ini  adalah  perangkat  lunak  untuk menjalankan sistem mikrokontroller secara keseluruhan, software ini dirancang dengan bahasa assembly.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Cara kerja rangkaian aplikasi sensor ini dipengaruhi efek medan magnet seperti penjelasan berikut ini
Medan  magnet  atau magnetic  field dihasilkan karena pengaruh listrik terhadap suatu media. Oleh karena itu nantinya akan muncul suatu arah gaya yang mengelilingi media  tersebut.  Berikut  hal-hal  yang menyebabkan terjadinya medan magnet :
1. Medan magnet oleh benda magnetik.
Suatu  magnet  misalnya  magnet batang  akan menimbulkan  medan magnet  disekitarnya.  Arah  garis magnetiknya  adalah  kutub  utara  (U) kekutub selatan (S).
2. Medan magnet yang disebabkan oleh muatan bergerak.
Oersted: perpindahan  muatan  listrik
(arus listrik)  akan  menimbulkan  medan magnet.  Arah  medan  magnet  akan ditentukan  dengan  kaidah  sekrup  putar kanan atau kaidah tangan kanan.
Hall Effect Sensor Hall  effect  sensor merupakan sensor  yang  digunakan untuk  mendeteksi medan  magnet.  Hall  effect  sensor akan menghasilkan  sebuah  tegangan  yang proporsional  dengan  kekuatan  medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Pendeteksian  perubahan  kekuatan  medan magnet  cukup  mudah  dan  tidak memerlukan apapun selain sebuah induktor yang  berfungsi  sebagai  sensornya. Kelemahan  dari  detektor  dengan menggunakan  induktor  adalah  kekuatan medan  magnet  yang  statis  (kekuatan medan  magnetnya  tidak  berubah)  tidak dapat dideteksi. Oleh sebab itu diperlukan cara  lain  untuk  mendeteksinya  yaitu dengan  sensor  yang  dinamakan  dengan hall  effect sensor.  Sensor  ini  terdiri  dari sebuah  lapisan  silikon  yang  berfungsi untuk mengalirkan arus listrik.
Gambar 2. Bagian Hall Effect
Sensor  hall  effect  ini  hanya  terdiri dari  sebuah  lapisan  silikon  dan  dua  buah elektroda pada masing-masing sisi silikon. Hal  ini  akan  menghasilkan  perbedaan tegangan  pada  outputnya  ketika  lapisan silikon  ini  dialiri  oleh  arus  listrik.  Tanpa adanya  pengaruh  dari  medan  magnet menghasilkan  tegangan  yang  sama  antara elektroda  sebelah  kiri  dan  elektroda sebelah  kanan  sehingga  menghasilkan tegangan 0 volt pada outputnya.
Ketika  terdapat  medan  magnet mempengaruhi  sensor  ini  maka  arus  yang mengalir akan berbelok mendekati/menjauhi  sisi  yang  dipengaruhi oleh  medan  magnet.  Ketika  arus  yang melalui lapisan silikon tersebut mendekati sisi  silikon  sebeleh  kiri  maka  terjadi ketidakseimbangan  tegangan  output  dan hal  ini  akan  menghasilkan  sebuah  beda tegangan  dioutputnya.  Semakin  besar kekuatan medan magnet yang mempengaruhi sensor ini akan menyebabkan  pembelokan  arus  didalam lapisan  silikon  akan  semakin  besar  dan semakin  besar  pula  ketidakseimbangan tegangan ini yang akan menghasilkan beda tegangan  yang  semakin  besar  pula  pada output  sensor  ini.  Arah  pembelokan  arus lapisan  silikon  ini  dapat  digunakan  untuk
mengetahui  polaritas  kutub  kutub  medan hall effect sensor ini. Sensor hall effect ini dapat  bekerja  jika  hanya  salah  satu  sisi yang dipengeruhi oleh medan magnet. Jika kedua sisi silikon dipengaruhi oleh medan magnet  maka  arah  arus  tidak  dapat dipengaruhi  oleh  medan  magnet tersebut. Oleh  sebab  itu  jika  kedua  sisi silikon  dipengaruhi  oleh  medan  magnet yang  mempengaruhi  magnet  maka tegangan  outputnya  tidak  akan  berubah. Sensor yang digunakan pada alat ini adalah UGN3505.  Berikut  pin  out  dari  sensor UGN3505 :
 Pin  1  :  VCC,  pin untuk  tegangan supply
 Pin 2 : GND, pin untuk ground
 Pin 3 : Vout, pin tegangan output
Didalam sensor ini sudah dibangun sebuah  penguat  yang  memperkuat  sinyal dari  rangkaian  sensor  dan  menghasilkan tegangan  output  ditengah-tengah  tegangan supply. Sensor ini bila mendapat pengaruh dari medan magnet dengan polaritas kutub utara  akan  menghasilkan  pengurangan tegangan output, sebaliknya jika pengaruh medan  magnet  dengan    polaritas  kutub selatan maka akan menghasilkan peningkatan  tegangan  outputnya.  Sensor ini dapat  merespon  perubahan  kekuatan medan  magnet  yang  statis  maupun kekuatan  medan  magnet  yang  statis maupun  kekuatan  medan  magnet  yang berubah-rubah dengan frekuensi sampai 20 Khz. Range tegangan supply untuk sensor ini adalah 4,5 V sampai 6 V.
Gambar 3. Internal UGN3505
Pengendalian  tegangan  keluaran  sensor yang  dibelokan  tersebut  dikendalikan dengan perangkat mikrokontroller ATMEGA8535. Prinsip kerja mikrokontroller  tersebut  adalah  sebagai berikut.
Mikrokontroller adalah suatu keeping  IC  yang memiliki mikroprosessor
dan memori program (ROM) serta memori serbaguna  (RAM),  bahkan  ada  beberapa jenis  mikrokontroller  yang  memilki  ADC, PLL,  EEPROM  dalam  satu  kemasan. Mikrokontroller  AVR  ATMEGA8535 memilki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 Mhz membuat IC ini lebih
cepat  bila  dibandingkan  dengan  varian MCS51.  Dengan  fasilitas  yang  lengkap tersebut  menjadikan  mikrokontroller  ini sebagai  mikrokontroller  yang  powerfull. Berikut blok diagram dari mikrokontroller ini :
Gambar 4. Internal ATMEGA8535
Berdasarkan  gambar  diatas  maka  dapat dilihat  bahwa  ATMEGA8535  memiliki bagian sebagai berikut:
1. Saluran  I/O  sebanyak  32 buah,  yaitu  port  A,  port  B, port C, dan port D.
2. ADC  10  bit  sebanyak  8 saluran.
3. Tiga  buah  timer/  counter dengan kemampuan pembanding.
4. CPU  yang  terdiri  atas  32 buah register.
5. Watchdog  timer  dengan osilator internal
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori  Flash  sebesar  8 kbyte  dengan  kemampuan Read While Write.
8. Unit  interupsi  internal  dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM  sebesar  512  byte yang  dapat  deprogram  saat operasi.
11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial. Untuk pemrograman mikrokontroller dapat menggunakan bahasa  assembler  atau  bahasa  tingkat tinggi  yaitu  bahsa C.  Bahasa  Yang dibuatkan  memiliki  keunggulan  sendiri untuk bahasa assembler dapat diminimalisasi penggunaan memori program  sedangkan  dengan  bahasa  C menawarkan  kecepatan  dalam  pembuatan program.
Sebagai komponen tampilan digunakan LCD (Liquid Crystal Display) Modul  LCD  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  modul  LCD  M1632. Modul ini merupakan modul LCD matriks
dengsn konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris pixel terakhir  adalah  kursor).  Modul  LCD  ini menggunakan  mikrokontroller  HD44780 sebagai pengendali LCD. HD44780 buatan Hitachi  ini  sudah  tersedia  dalam  modul M1632  yang  dikeluarkan  oleh  Hitachi, Hyundai,  Tian  Ma,  Seiko,  Wintek,  dan modul-modul M1632 lainnya.
HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroller  yang  dirancang  khusus untuk
mengendalikan LCD dan mempunyai  kemampuan  untuk  mengatur proses scanning pada layar LCD, sehingga mikrokontroller  sebgai  perangkat  yang mengakses  LCD  ini  tidak  perlu  lagi mengatur proses scanning pada layer LCD. Mikrokontroller  atau  perangkat  tersebut hanya  mengirimkan  data  data  yang merupakan karakter yang ditampilkan pada LCD  atau  perintah  yang  mengatur  proses tampilan pada LCD saja.
Pengujian  dan  analisa  dari  alat  ini didapatkan sebagai berikut.

## PENGUJIAN SOFTWARE
Lcd_Init(PORTC, 4, 2, PORTA,

## LCD_HI_NIBBLE)
Instruksi diatas berfungsi untuk melakukan inisialisassi terhadap LCD, dengan kondisi sebagai berikut:
 4 bit data yang terhubung ke port PA.4, PA.5, PA.6, PA.7
 2 kontrol yaitu enable pada PC2 dan RS pada PC4
 Data yang diambil dari mikrokontroller adalah data High Nibble nya saja.

## Lcd_Cmd(LCD_CURSOR_OFF)
Instruksi ini berfungsi untuk memberikan command LCD kursor pada LCD dalam kondisi Off.
Lcd_Out(1,1,”-----HALL EFFECT----“) Instruksi untuk menampilkan tulisan Hall Effect pada baris 1 kolom 1 LCD_OUT(2,1,”----1,3mV = 1 G----“) Instruksi ini berfungsi menampilkan tulisan 1,3 mV = 1 G pada baris 2 kolom 1. data = Adc_Read(1) Instruksi ini berfungsi untuk membaca ADC yang berada pada channel 1 dan disimpan dalam variabel data. wordToStr(data, text) Instruksi ini berfungsi untuk melakukan konversi data dari tipe word ke tipe string dan hasil konversi disimpan pada variabel text. Lcd_Out(3, 5, text) Instruksi iniberfungsi untuk menampilkan data konversi yang tersimpan dalam variabel text ke LCD pada baris ke 3 dan kolom ke 5.

## PENGUJIAN HARDWARE
Pengujian awal dilakukan pada bagian sensor UGN3505. Pada pin output sensor tegangan terukur saat tidak ada medan magnet adalah 2,56 V. Pada LCD tegangan terukur sebesar 2,563 V. Tampilan tegangan pada LCD dibuat dalam satuan milivolt. Berdasarkan karakteristik effect hall 1,3 mV = 1 Gauss. Jika tegangan terukur 2,563 V, maka nilai medan magnetnya adalah 2,563/1,3 mV = 19715 Gauss. Pengujian selanjutnya dilakukan pendeteksian medan magnet dengan mendekatkan sebuah obeng yang memiliki medan magnet ke sensor UGN3505 dan sensor membaca tegangan medan magnet yang muncul sebesar 2,53 V. Maka obeng tersebut memiliki nilai medan magnet sebesar 2,53 V/1,3 mV = 1946 G. Saat tidak input pada LCD maka ADC menganggap tegangan input sebesar 5 V maka pembacaan ADC sebesar 1023, ini
berarti semua bit pada ADC bernilai 1. Berdasarkan teori dasar ADC 10 bit ATMEGA8535 maka jika semua output ADC bernilai 1, maka tegangan maksimal pembacaan adalah 1023 x 5 mV = 5115 mV. Pada saat ini output pembacaan ADC maksimal. Pengujian  selanjutnya  dilakukan pendeteksian  medan  magnet  yang  muncul akibat  perputaran  motor  dc.  Pengujian  ini dilakukan  dengan  mendekatkan  motor  dc kesensor  UGN3505  maka  alat  akan membaca  tegangan  yang  dimunculkan sebesar  2638  mV.  Dari  pengujian  yang dilakukan dapat dibuktikan bahwa alat ini bekerja dengan baik.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Dari  hasil  pengujian  dan  pembahasan dapat disimpulkan sebagai berikut:
 Sensor  UGN3505  pada  alat  ini berfungsi mendeteksi medan magnet didekatnya.
 Nilai  medan  magnet  yang  terbaca dikonversi  dari  nilai  tegangan output yang terukur.
 Nilai  tegangan  output  sensor  saat tidak ada medan magnet adalah 2,5 V.
 Mikrokontroller ATMEGA8535 telah  memiliki  ADC  internal sehingga memudahkan untuk mengkonversi  sinyal  analog  dari sensor.
Pengembangan alat ini  selanjutnya  adalah untuk  mengukur  kecepatan  motor  baik pada industri maupun otomotif.

## DAFTAR PUSTAKA
Eko Putra, Agfianto., 2004, “Belajar Mikrokontroller AT89S51/52/55 Teori dan Aplikasi” edisi 2. Kenzie Mc., Scott L., “The Microcontroller,2 nd edition”, USA: Prentice Hall,Inc. Setiawan, Rahmad., 2006, “Mikrokontroller MCS-51”, Jakarta: Graha Ilmu Intel, 1981,” MCS-51 Family Of Single Chip Microcomputer Users Manual”, Intel Corp,Santa Clara USA Manual LCD.